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JP7160479B2 - electric motor system - Google Patents

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JP7160479B2
JP7160479B2 JP2018239201A JP2018239201A JP7160479B2 JP 7160479 B2 JP7160479 B2 JP 7160479B2 JP 2018239201 A JP2018239201 A JP 2018239201A JP 2018239201 A JP2018239201 A JP 2018239201A JP 7160479 B2 JP7160479 B2 JP 7160479B2
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reverse
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健二 平本
英雄 中井
裕子 大谷
信也 浦田
雅史 難波
真 谷口
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Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
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    • HELECTRICITY
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Description

本発明は、電動機システムに関し、特に、電動機のステータコイルに流れる電流を調整し、ロータに発生するトルクを制御する技術に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric motor system, and more particularly to a technique for adjusting current flowing through a stator coil of an electric motor and controlling torque generated in a rotor.

電気エネルギーによってトルクを発生する電動機が電気自動車等に用いられている。電動機には、ロータに設けられた永久磁石と、ステータに設けられたステータコイルとの間の電磁気的な相互作用によってロータにトルクを発生するものがある。一般に、電動機のステータコイルはインバータに接続される。ステータコイルを構成する多相巻線には、ロータの周りに回転磁束を発生させる多相交流電流がインバータによって流され、回転磁束によってロータにトルクが発生する。 Electric motors that generate torque by electrical energy are used in electric vehicles and the like. 2. Description of the Related Art Some electric motors generate torque in a rotor through electromagnetic interaction between permanent magnets provided in the rotor and stator coils provided in the stator. Generally, the stator coils of an electric motor are connected to an inverter. A polyphase alternating current that generates a rotating magnetic flux around the rotor is supplied to the multiphase windings forming the stator coil by the inverter, and torque is generated in the rotor due to the rotating magnetic flux.

なお、以下の特許文献1には、本願発明に関連する電動機が記載されている。この文献には、ステータコイルを構成する多相巻線に流れる零相電流を制御して、ロータに半径方向の力を発生させることが記載されている。零相電流は、ステータコイルを構成する多相巻線に同位相で流れる電流である。特許文献2には、ステータコイルを構成する多相巻線の中性点に電池が接続された回転電機制御装置が記載されている。多相巻線に流れる零相電流がインバータによってスイッチングされ、多相巻線に発生した誘導起電力によって電池の出力電圧が昇圧される。さらに、インバータに含まれる直流電圧源としてのコンデンサが昇圧電圧によって充電される。 Note that Patent Document 1 below describes an electric motor related to the present invention. This document describes controlling a zero-phase current flowing through a multiphase winding that constitutes a stator coil to generate a radial force on a rotor. A zero-phase current is a current that flows in the same phase through the multiphase windings that constitute the stator coil. Patent Document 2 describes a rotary electric machine control device in which a battery is connected to the neutral point of a multiphase winding that constitutes a stator coil. The zero-phase current flowing through the multiphase windings is switched by the inverter, and the induced electromotive force generated in the multiphase windings boosts the output voltage of the battery. Furthermore, a capacitor as a DC voltage source included in the inverter is charged with the boosted voltage.

2016-42768号公報2016-42768 publication 2008-306914号公報2008-306914 publication

電動機のロータに発生するトルクを増加させるためには、電動機に入力する多相交流電力を増加させることが考えられる。しかし、インバータに入力する直流電圧や、インバータの直流電圧利用率によっては、充分な多相交流電力を電動機に入力することが困難となり、必要なトルクが得られないことがある。特許文献1および2には、ステータコイルに流れる多相交流電流に加えて零相電流を利用する技術が記載されているが、これらの文献に記載されている零相電流は、ロータに発生するトルクを増加させるものではない。 In order to increase the torque generated in the rotor of the electric motor, it is conceivable to increase the polyphase AC power input to the electric motor. However, depending on the DC voltage input to the inverter and the DC voltage utilization rate of the inverter, it may be difficult to input sufficient multiphase AC power to the motor, and the required torque may not be obtained. Patent Documents 1 and 2 describe techniques that utilize zero-phase currents in addition to polyphase alternating currents flowing in stator coils. It does not increase torque.

本発明は、電動機のロータに生じるトルクを増加させることを目的とする。 An object of the present invention is to increase the torque produced in the rotor of an electric motor.

本発明は、ロータを囲むステータコア本体部と、周回状に配置された複数のティースであって、それぞれが前記ステータコア本体部の壁面から前記ロータ側に突出した複数のティースと、複数相の巻線を備え、複数の前記ティースのうち各前記巻線に対して定められたティースに前記巻線が配置された集中巻ステータコイルと、複数相の前記巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の前記巻線に流すインバータと、複数相の前記巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、複数相の前記巻線の共通接続点に流れる零相電流をスイッチングによって調整し、当該零相電流によって前記ロータにトルクを発生させる零相スイッチングアームと、を備えることを特徴とする。 The present invention comprises a stator core main body surrounding a rotor, a plurality of teeth arranged in a circular fashion, each protruding from a wall surface of the stator core main body toward the rotor, and a multi-phase winding. a concentrated winding stator coil in which each of the windings is arranged on a tooth determined for each of the windings among the plurality of teeth, and one end of each of the windings of a plurality of phases are connected, An inverter that causes currents to generate rotating magnetic flux around the rotor to flow through the windings of the plurality of phases, and the other ends of the windings of the plurality of phases are connected in common, and a common connection point of the windings of the plurality of phases is connected. a zero-phase switching arm that adjusts the flowing zero-phase current by switching and generates torque in the rotor by the zero-phase current.

また、本発明は、ロータを囲むステータコア本体部と、周回状に配置された複数のティースであって、それぞれが前記ステータコア本体部の壁面から前記ロータ側に突出した複数のティースと、複数相の巻線を備え、複数の前記ティースのうち各前記巻線に対して定められたティースに前記巻線が配置された集中巻ステータコイルと、複数相の前記巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の前記巻線に流す第1インバータと、複数相の前記巻線のそれぞれの他端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の前記巻線に流すと共に、複数相の前記巻線に流れる零相電流をスイッチングによって調整し、当該零相電流によって前記ロータにトルクを発生させる第2インバータと、を備えることを特徴とする。 Further, the present invention includes a stator core main body portion surrounding a rotor, a plurality of teeth arranged in a circular fashion, each of which protrudes toward the rotor from a wall surface of the stator core main body portion, and a multi-phase rotor. A concentrated winding stator coil having windings, each of which is arranged on one of the plurality of teeth determined for each winding, and one end of each of the plurality of phase windings are connected to the stator coil. , a first inverter for causing a plurality of phase windings to pass a current for generating a rotating magnetic flux around the rotor; and a second inverter that applies a current to the windings of the plurality of phases, adjusts the zero-phase currents flowing through the windings of the plurality of phases by switching, and generates torque in the rotor by the zero-phase currents. characterized by

望ましくは、各前記巻線は、直列接続された正巻線および逆巻線を有し、複数の前記ティースのうち、各前記巻線の正巻線および逆巻線に対して定められたティースに、各前記巻線の正巻線および逆巻線が配置されており、複数相の前記巻線のそれぞれにおける正巻線および逆巻線の直列接続点が共通に接続されている。 Preferably, each of the windings has a forward winding and a reverse winding connected in series, and among the plurality of teeth, teeth determined for the forward winding and the reverse winding of each winding are selected. A positive winding and a reverse winding of each of the windings are arranged at , and series connection points of the positive winding and the reverse winding in each of the windings of the plurality of phases are commonly connected.

望ましくは、複数相の前記巻線として、U相、V相およびW相の前記巻線を備え、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線が前記第1インバータに接続され、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線が前記第2インバータに接続されている。 Preferably, the plurality of phase windings include U-phase, V-phase, and W-phase windings, and the U-phase positive winding, the V-phase reverse winding, and the W-phase positive winding are the first windings. 1 inverter, and a U-phase reverse winding, a V-phase positive winding, and a W-phase reverse winding are connected to the second inverter.

望ましくは、複数相の前記巻線として、U相、V相およびW相の各前記巻線を備え、 U相、V相およびW相の各前記巻線は、直接接続されていない正巻線および逆巻線を備え、 複数の前記ティースのうち、各相の正巻線および逆巻線に対して定められたティースに、各相の正巻線および逆巻線が配置されており、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線に流す第1の前記インバータと、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第1の前記零相スイッチングアームと、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線に流す第2の前記インバータと、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第2の前記零相スイッチングアームと、を備える。 Preferably, the windings of the plurality of phases include U-phase, V-phase and W-phase windings, and the U-phase, V-phase and W-phase windings are positive windings that are not directly connected. and a reverse winding, wherein, among the plurality of teeth, the forward winding and the reverse winding of each phase are arranged on teeth determined for the forward winding and the reverse winding of each phase, and U One end of each of the positive winding of the phase V, the reverse winding of the V phase, and the positive winding of the W phase is connected, and the current that generates the rotating magnetic flux around the rotor is supplied to the positive winding of the U phase, the reverse winding of the V phase, and the positive winding of the W phase. and the W-phase positive winding, and the other ends of the U-phase positive winding, the V-phase reverse winding, and the W-phase positive winding are common. a first said zero-phase switching arm for adjusting a zero-phase current flowing through a common connection point of the U-phase positive winding, the V-phase reverse winding, and the W-phase positive winding, and the U-phase reverse winding; One end of each of the winding, the V-phase positive winding, and the W-phase reverse winding is connected, and the current that generates the rotating magnetic flux around the rotor is supplied to the U-phase reverse winding and the V-phase positive winding. and the second inverter passing through the W-phase reverse winding, and the other ends of the U-phase reverse winding, the V-phase positive winding, and the W-phase reverse winding are connected in common, a second zero-phase switching arm for adjusting a zero-phase current flowing through a common connection point of the U-phase reverse winding, the V-phase positive winding, and the W-phase reverse winding.

望ましくは、複数相の前記巻線のそれぞれは、直接接続されていない正巻線および逆巻線を備え、複数相の正巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の正巻線に流す第1の前記インバータと、複数相の正巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、複数相の正巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第1の前記零相スイッチングアームと、複数相の逆巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の逆巻線に流す第2の前記インバータと、複数相の逆巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、複数相の逆巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第2の前記零相スイッチングアームと、を備える。 Preferably, each of said windings of a plurality of phases comprises a positive winding and a reverse winding that are not directly connected, and one end of each of said positive windings of said plurality of phases is connected to direct rotating magnetic flux around said rotor. The first inverter for causing the generated current to flow through the positive windings of a plurality of phases and the other ends of the positive windings of the plurality of phases are connected in common, and the zero phase flowing to the common connection point of the positive windings of the plurality of phases. The first zero-phase switching arm that adjusts the current is connected to one end of each of the reverse windings of a plurality of phases, and the second current that generates rotating magnetic flux around the rotor flows through the reverse windings of the plurality of phases. and a second zero-phase switching arm, to which the other ends of the reverse windings of a plurality of phases are connected in common, and which adjusts the zero-phase current flowing through a common connection point of the reverse windings of the plurality of phases; Prepare.

本発明によれば、電動機のロータに生じるトルクを増加させることができる。 According to the present invention, the torque generated in the rotor of the electric motor can be increased.

第1実施形態に係る電動機システムの構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the electric motor system concerning a 1st embodiment. 電動機の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an electric motor. インバータ制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an inverter control part. 零相制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a zero phase control part. 零相電流を時間的に一定とした場合のトルクを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing torque when a zero-phase current is constant over time; 図5の条件に対して零相電流の極性を逆としたときのトルクを示す図である。6 is a diagram showing torque when the polarity of the zero-phase current is reversed with respect to the conditions of FIG. 5; FIG. 零相電流と、零相磁束によってロータに発生するトルクを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing torque generated in a rotor by zero-phase current and zero-phase magnetic flux; 第2実施形態に係る電動機システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric motor system which concerns on 2nd Embodiment. 第2インバータ制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a 2nd inverter control part. 第3実施形態に係る電動機システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric motor system which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る電動機システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric motor system which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る電動機システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric motor system which concerns on 5th Embodiment.

各図を参照して本発明の各実施形態について説明する。複数の図面に示される同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。 Each embodiment of the present invention will be described with reference to each drawing. The same components shown in multiple drawings are denoted by the same reference numerals to simplify the description.

図1には、本発明の第1実施形態に係る電動機システム1の構成が示されている。電動機システム1は、バッテリ10、インバータ12、電動機14、零相スイッチングアームZおよびコントロールユニット18を備えている。インバータ12は、バッテリ10から出力される直流電力を三相交流電力に変換し、電動機14に出力する。電動機14のロータは、インバータ12から出力された三相交流電力によって回転する。電動機14の中性点Nは、零相スイッチングアームZに接続されている。後述するように、零相スイッチングアームZのスイッチングによって電動機14の各巻線に流れる零相電流が調整され、各巻線に流れる三相交流電流のみならず零相電流によってもロータにトルクが発生する。 FIG. 1 shows the configuration of an electric motor system 1 according to a first embodiment of the invention. The electric motor system 1 includes a battery 10 , an inverter 12 , an electric motor 14 , a zero phase switching arm Z and a control unit 18 . Inverter 12 converts the DC power output from battery 10 into three-phase AC power and outputs the same to electric motor 14 . The rotor of electric motor 14 is rotated by the three-phase AC power output from inverter 12 . A neutral point N of the electric motor 14 is connected to the zero-phase switching arm Z. As will be described later, the switching of the zero-phase switching arm Z adjusts the zero-phase current flowing through each winding of the motor 14, and torque is generated in the rotor not only by the three-phase AC current flowing through each winding but also by the zero-phase current.

電動機システム1の具体的な構成および動作について説明する。電動機14は、集中巻ステータコイルを構成するU相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wを備えている。また、電動機14は、U相端子22u、V相端子22v、W相端子22wおよび図示しないロータを備えている。U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wのそれぞれの一端は中性点Nで共通に接続されている。U相巻線20Uの他端、V相巻線20Vの他端、およびW相巻線20Wの他端は、それぞれ、U相端子22u、V相端子22v、およびW相端子22wに接続されている。U相端子22u、V相端子22vおよびW相端子22wに三相交流電流が流れることで、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wは、電動機14内に回転磁束を発生する。ロータは回転磁束に同期して回転する。 A specific configuration and operation of the electric motor system 1 will be described. Electric motor 14 includes a U-phase winding 20U, a V-phase winding 20V, and a W-phase winding 20W that form a concentrated winding stator coil. The electric motor 14 also includes a U-phase terminal 22u, a V-phase terminal 22v, a W-phase terminal 22w, and a rotor (not shown). One end of each of U-phase winding 20U, V-phase winding 20V and W-phase winding 20W is connected at a neutral point N in common. The other end of U-phase winding 20U, the other end of V-phase winding 20V, and the other end of W-phase winding 20W are connected to U-phase terminal 22u, V-phase terminal 22v, and W-phase terminal 22w, respectively. there is A three-phase alternating current flows through the U-phase terminal 22u, the V-phase terminal 22v, and the W-phase terminal 22w. Occur. The rotor rotates in synchronization with the rotating magnetic flux.

コントロールユニット18は、例えば、演算処理デバイスによって構成され、自らが記憶するプログラムまたは外部から読み込まれたプログラムに従って動作してよい。コントロールユニット18は、インバータ12および零相スイッチングアームZのスイッチング制御を行う。 The control unit 18 may be configured by an arithmetic processing device, for example, and may operate according to a program stored by itself or a program read from the outside. The control unit 18 performs switching control of the inverter 12 and the zero-phase switching arm Z. FIG.

インバータ12は、スイッチングアームU、VおよびWを備えている。スイッチングアームUは、直列接続された上スイッチング素子S1および下スイッチング素子S2から構成されている。スイッチングアームVは、直列接続された上スイッチング素子S3および下スイッチング素子S4から構成されている。スイッチングアームWは、直列接続された上スイッチング素子S5および下スイッチング素子S6から構成されている。 The inverter 12 comprises switching arms U, V and W; The switching arm U is composed of an upper switching element S1 and a lower switching element S2 connected in series. The switching arm V is composed of an upper switching element S3 and a lower switching element S4 connected in series. The switching arm W is composed of an upper switching element S5 and a lower switching element S6 connected in series.

スイッチングアームU、VおよびWは並列に接続されており、これらのスイッチングアームの上端はバッテリ10の正極端子に接続され、下端はバッテリ10の負極端子に接続されている。 The switching arms U, V and W are connected in parallel, with their upper ends connected to the positive terminal of the battery 10 and their lower ends connected to the negative terminal of the battery 10 .

スイッチングアームUにおける上スイッチング素子S1と下スイッチング素子S2との接続点には電動機14のU相端子22uが接続されている。スイッチングアームVにおける上スイッチング素子S3と下スイッチング素子S4との接続点には電動機14のV相端子22vが接続されている。スイッチングアームWにおける上スイッチング素子S5と下スイッチング素子S6との接続点には電動機14のW相端子22wが接続されている。 A U-phase terminal 22u of the electric motor 14 is connected to a connection point between the upper switching element S1 and the lower switching element S2 in the switching arm U. A V-phase terminal 22v of the electric motor 14 is connected to a connection point between the upper switching element S3 and the lower switching element S4 in the switching arm V. As shown in FIG. A W-phase terminal 22w of the electric motor 14 is connected to a connection point between the upper switching element S5 and the lower switching element S6 in the switching arm W.

零相スイッチングアームZは、直列接続された上スイッチング素子A1および下スイッチング素子A2を備えている。上スイッチング素子A1と下スイッチング素子A2との接続点には、電動機14の中性点Nが接続されている。上スイッチング素子A1の上端はバッテリ10の正極端子に接続されている。下スイッチング素子A2の下端はバッテリ10の負極端子に接続されている。 The zero-phase switching arm Z includes an upper switching element A1 and a lower switching element A2 connected in series. A neutral point N of the electric motor 14 is connected to a connection point between the upper switching element A1 and the lower switching element A2. The upper end of the upper switching element A1 is connected to the positive terminal of the battery 10 . A lower end of the lower switching element A2 is connected to the negative terminal of the battery 10 .

インバータ12および零相スイッチングアームZが備えるスイッチング素子には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体素子が用いられてよい。図1には、スイッチング素子としてIGBTが用いられた例が示されている。各IGBTには、コレクタ端子とエミッタ端子との間に、エミッタ端子側がアノード端子となる向きで接続されたダイオードDが接続されている。 Semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) may be used for the switching elements of the inverter 12 and the zero-phase switching arm Z. FIG. 1 shows an example in which IGBTs are used as switching elements. A diode D is connected between the collector terminal and the emitter terminal of each IGBT so that the emitter terminal side becomes the anode terminal.

図2には、電動機14の軸方向に垂直な断面が示されている。電動機14は、ロータ30、ステータコア32および集中巻ステータコイル36を備えている。ステータコア32はステータコア本体部34および複数のティース(T1~T12)から構成されている。ステータコア本体部34は円柱形状の中空部を有している。図2には、12個のティースT1~T12が設けられた例が示されている。ティースT1~T12は、ステータコア本体部34の内壁面に周回方向に沿って配置され、それぞれがステータコア32の内側に(ロータ30側に)突出している。各ティースT1~T12は、図2に示されている断面形状で軸方向に延伸した形状を有しており、それぞれの先端部には、周方向に突出したフランジが形成されている。隣接するティースの間にはスロット38が形成されている。すなわち、12個のティースT1~T12によって、周回方向に配列された12個のスロット38が形成されている。 FIG. 2 shows a cross section perpendicular to the axial direction of the electric motor 14 . The electric motor 14 includes a rotor 30 , a stator core 32 and concentrated winding stator coils 36 . The stator core 32 is composed of a stator core body 34 and a plurality of teeth (T1-T12). The stator core body portion 34 has a cylindrical hollow portion. FIG. 2 shows an example in which 12 teeth T1 to T12 are provided. The teeth T1 to T12 are arranged along the circumferential direction on the inner wall surface of the stator core main body portion 34, and protrude inside the stator core 32 (toward the rotor 30). Each of the teeth T1 to T12 has a cross-sectional shape shown in FIG. 2 extending in the axial direction, and a flange protruding in the circumferential direction is formed at the tip of each tooth. Slots 38 are formed between adjacent teeth. That is, 12 slots 38 arranged in the circumferential direction are formed by 12 teeth T1 to T12.

U相巻線20Uは、U相正巻線20U+およびU相逆巻線U-を備えている。U相正巻線20U+はティースT1およびT7に巻き付けられた導線によって構成され、U相逆巻線20U-はティースT4およびT10に巻き付けられた導線によって構成されている。 The U-phase winding 20U includes a U-phase positive winding 20U+ and a U-phase reverse winding U-. U-phase positive winding 20U+ is composed of a conductor wire wound around teeth T1 and T7, and U-phase reverse winding 20U- is composed of a conductor wire wound around teeth T4 and T10.

ここで、正巻線および逆巻線とは、ティースに対する導線の巻き方向が逆である2種類の巻線をいう。正巻線および逆巻線から中性点に電流が流れたとき、あるいは、中性点から正巻線および逆巻線に電流が流れたときには、正巻線が設けられたティースと、逆巻線が設けられたティースには互いに逆向きの磁束が発生する。 Here, the forward winding and the reverse winding refer to two types of windings in which the direction of winding of the conductive wire with respect to the teeth is opposite. When current flows from the forward winding and the reverse winding to the neutral point, or when current flows from the neutral point to the forward winding and the reverse winding, the tooth with the forward winding and the reverse winding Magnetic fluxes are generated in the teeth on which the lines are provided, in directions opposite to each other.

V相巻線20Vは、V相正巻線20V+およびV相逆巻線20V-を備えている。V相正巻線20V+はティースT5およびT11に巻き付けられた導線によって構成され、V相逆巻線20V-はティースT2およびT8に巻き付けられた導線によって構成されている。 The V-phase winding 20V has a V-phase positive winding 20V+ and a V-phase reverse winding 20V-. The V-phase positive winding 20V+ is composed of a conductor wire wound around teeth T5 and T11, and the V-phase reverse winding 20V- is composed of a conductor wire wound around teeth T2 and T8.

W相巻線20Wは、W相正巻線20W+およびW相逆巻線20W-を備えている。W相正巻線20W+はティースT3およびT9に巻き付けられた導線によって構成され、W相逆巻線20W-はティースT6およびT12に巻き付けられた導線によって構成されている。 The W-phase winding 20W includes a W-phase positive winding 20W+ and a W-phase reverse winding 20W-. The W-phase positive winding 20W+ is composed of a conductor wire wound around the teeth T3 and T9, and the W-phase reverse winding 20W- is composed of a conductor wire wound around the teeth T6 and T12.

U相巻線20U(20U+,20U-)、V相巻線20V(20V+,20V-)およびW相巻線20W(20W+,20W-)に三相交流電流が流れることで、ステータコア32の内部には回転磁束Φrが発生する。すなわち、外側から内側に向かう磁束と、内側から外側に向かう磁束とが90°間隔(機械角)で現れ、この磁束がU相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに流れる三相交流電流に同期して回転する。 A three-phase alternating current flows through the U-phase winding 20U (20U+, 20U-), the V-phase winding 20V (20V+, 20V-), and the W-phase winding 20W (20W+, 20W-). generates a rotating magnetic flux Φr. That is, a magnetic flux directed from the outside to the inside and a magnetic flux directed from the inside to the outside appear at intervals of 90° (mechanical angle), and these magnetic fluxes flow through the U-phase winding 20U, the V-phase winding 20V, and the W-phase winding 20W. It rotates in synchronization with the three-phase alternating current.

このように、電動機14は、ロータ30、ステータコア32および集中巻ステータコイル36を備えている。ステータコア本体部34はロータ30を囲んでいる。複数のティースT1~T12は、それぞれがステータコア本体部34の壁面からロータ30側に突出し、周回状に配置されている。集中巻ステータコイル36は、U相、V相およびW相の巻線を備え、ティースT1~T12のうち各巻線に対して定められたものに配置されている。ステータコア32、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wによって、2極6スロットの集中巻ステータが構成される。 Thus, electric motor 14 includes rotor 30 , stator core 32 and concentrated winding stator coils 36 . A stator core body 34 surrounds the rotor 30 . Each of the plurality of teeth T1 to T12 protrudes from the wall surface of the stator core main body 34 toward the rotor 30 and is arranged in a circular fashion. The concentrated winding stator coil 36 has U-phase, V-phase and W-phase windings, and is arranged on teeth T1 to T12 that are determined for each winding. Stator core 32, U-phase winding 20U, V-phase winding 20V and W-phase winding 20W form a 2-pole 6-slot concentrated winding stator.

ロータ30は、円柱形状のロータ本体部40と、4つの永久磁石M1~M4を備えている。ロータ本体部40は、ステータコア本体部34の中空部に、中空部と軸を同じくして配置されている。永久磁石M1~M4は、径方向に垂直な方向を幅方向とし電動機14の軸方向に延びている。永久磁石M1~M4は、隣接する永久磁石の極性が逆になる向きで周回状に配置されている。ステータコア32の内部に発生する回転磁束Φrと、ロータ30に設けられた永久磁石M1~M4との間の磁気的な作用によってロータ30にトルクが発生し、ロータ30は回転磁束と同期した回転速度で回転する。 The rotor 30 includes a cylindrical rotor body 40 and four permanent magnets M1 to M4. The rotor body portion 40 is arranged in the hollow portion of the stator core body portion 34 coaxially with the hollow portion. The permanent magnets M1 to M4 extend in the axial direction of the electric motor 14 with the width direction perpendicular to the radial direction. The permanent magnets M1 to M4 are arranged in a circle so that the polarities of adjacent permanent magnets are opposite to each other. Torque is generated in the rotor 30 by the magnetic action between the rotating magnetic flux Φr generated inside the stator core 32 and the permanent magnets M1 to M4 provided in the rotor 30, and the rotor 30 rotates at a rotational speed synchronized with the rotating magnetic flux. to rotate.

図2では、ある時刻において各巻線に流れる零相電流の向きが黒点印および×印で示されている。黒点印は描画面から離れる方向に流れる零相電流を示し、×印は描画面に向かう方向に流れる零相電流を示している。図2に示された向きの零相電流が各巻線に流れた場合、図2の一点鎖線の矢印で示される方向の零相磁束Φ0が各ティースに発生する。本発明の実施形態に係る電動機システム1では、後述するように、零相磁束Φ0とロータ30との間の磁気的な作用によって、ロータ30にトルクが発生するように零相電流が調整される。 In FIG. 2, the direction of the zero-phase current flowing through each winding at a certain time is indicated by black dots and x. A black dot indicates a zero-phase current flowing away from the drawing surface, and an X indicates a zero-phase current flowing toward the drawing surface. When a zero-phase current flows in each winding in the direction shown in FIG. 2, a zero-phase magnetic flux Φ0 is generated in each tooth in the direction indicated by the dashed-dotted arrows in FIG. In the electric motor system 1 according to the embodiment of the present invention, as will be described later, the magnetic action between the zero-phase magnetic flux Φ0 and the rotor 30 adjusts the zero-phase current so that torque is generated in the rotor 30. .

図3には、コントロールユニット18に含まれるインバータ制御部50の構成が示されている。インバータ制御部50は、キャリア信号生成部54、目標信号生成部52u、52v、52w、比較部56u、56v、56w、バッファ58u、58vおよび58wを備えている。 FIG. 3 shows the configuration of the inverter control section 50 included in the control unit 18. As shown in FIG. The inverter control section 50 includes a carrier signal generation section 54, target signal generation sections 52u, 52v and 52w, comparison sections 56u, 56v and 56w, and buffers 58u, 58v and 58w.

キャリア信号生成部54はキャリア信号Crを生成し、比較部56u、56vおよび56wに出力する。キャリア信号Crは、時間波形が三角波である信号であってよい。目標信号生成部52u、52vおよび52wは、それぞれ、電動機14のU相巻線20Uに流れるU相電流、V相巻線20Vに流れるV相電流、およびW相巻線20Wに流れるW相電流に対する目標値を示す目標信号Su、SvおよびSwを生成し、それぞれ、比較部56u、56vおよび56wに出力する。目標信号Su、SvおよびSwは、相互の位相差が120°である正弦波信号であってよい。 The carrier signal generator 54 generates a carrier signal Cr and outputs it to the comparators 56u, 56v and 56w. The carrier signal Cr may be a signal whose temporal waveform is a triangular wave. Target signal generators 52u, 52v, and 52w generate U-phase current flowing through U-phase winding 20U, V-phase current flowing through V-phase winding 20V, and W-phase current flowing through W-phase winding 20W of electric motor 14, respectively. Target signals Su, Sv and Sw indicating target values are generated and output to comparators 56u, 56v and 56w, respectively. The target signals Su, Sv and Sw may be sinusoidal signals with a mutual phase difference of 120°.

比較部56uは、目標信号Suとキャリア信号Crとの比較に基づいて、制御信号GUuを生成し、バッファ58uに出力する。すなわち、比較部56uは、目標信号Suがキャリア信号Crを上回る期間でハイとなり、目標信号Suがキャリア信号Cr以下である期間でローとなる制御信号GUuを生成し、バッファ58uに出力する。バッファ58uは、制御信号GUuと、制御信号GUuのハイおよびローを反転した制御信号GLuを出力する。 The comparator 56u generates a control signal GUu based on the comparison between the target signal Su and the carrier signal Cr, and outputs the control signal GUu to the buffer 58u. That is, the comparison unit 56u generates a control signal GUu that is high while the target signal Su exceeds the carrier signal Cr and low while the target signal Su is equal to or lower than the carrier signal Cr, and outputs the control signal GUu to the buffer 58u. The buffer 58u outputs a control signal GUu and a control signal GLu obtained by inverting the high and low levels of the control signal GUu.

同様の処理によって、比較部56vは、目標信号Svとキャリア信号Crとの比較に基づいて制御信号GUvを生成し、バッファ58vに出力する。バッファ58vは、制御信号GUvと、制御信号GUvのハイおよびローを反転した制御信号GLvを出力する。 Through similar processing, the comparator 56v generates the control signal GUv based on the comparison between the target signal Sv and the carrier signal Cr, and outputs it to the buffer 58v. The buffer 58v outputs a control signal GUv and a control signal GLv obtained by inverting the high and low levels of the control signal GUv.

同様の処理によって、比較部56wは、目標信号Swとキャリア信号Crとの比較に基づいて制御信号GUwを生成し、バッファ58wに出力する。バッファ58wは、制御信号GUwと、制御信号GUwのハイおよびローを反転した制御信号GLwを出力する。 Through similar processing, the comparator 56w generates the control signal GUw based on the comparison between the target signal Sw and the carrier signal Cr, and outputs the control signal GUw to the buffer 58w. The buffer 58w outputs a control signal GUw and a control signal GLw obtained by inverting the high and low levels of the control signal GUw.

図1におけるスイッチングアームUにおける上スイッチング素子S1は、制御信号GUuがハイであるときにオンとなり、制御信号GUuがローであるときにオフになる。スイッチングアームUにおける下スイッチング素子S2は、制御信号GLuがハイであるときにオンとなり、制御信号GLuがローであるときにオフになる。 The upper switching element S1 in the switching arm U in FIG. 1 is turned on when the control signal GUu is high and turned off when the control signal GUu is low. The lower switching element S2 in the switching arm U is turned on when the control signal GLu is high and turned off when the control signal GLu is low.

図1におけるスイッチングアームVにおける上スイッチング素子S3は、制御信号GUvがハイであるときにオンとなり、制御信号GUvがローであるときにオフになる。スイッチングアームVにおける下スイッチング素子S4は、制御信号GLvがハイであるときにオンとなり、制御信号GLvがローであるときにオフになる。 The upper switching element S3 in the switching arm V in FIG. 1 is turned on when the control signal GUv is high and turned off when the control signal GUv is low. The lower switching element S4 in the switching arm V is turned on when the control signal GLv is high and turned off when the control signal GLv is low.

図1におけるスイッチングアームWにおける上スイッチング素子S5は、制御信号GUwがハイであるときにオンとなり、制御信号GUwがローであるときにオフになる。スイッチングアームWにおける下スイッチング素子S6は、制御信号GLwがハイであるときにオンとなり、制御信号GLwがローであるときにオフになる。 The upper switching element S5 in the switching arm W in FIG. 1 is turned on when the control signal GUw is high and turned off when the control signal GUw is low. The lower switching element S6 in the switching arm W is turned on when the control signal GLw is high and turned off when the control signal GLw is low.

インバータ制御部50によって、インバータ12が備える各スイッチング素子が制御されることで、電動機14のU相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに三相交流電流が流れ、ステータコア32の内部に回転磁束が発生し、この回転磁束とロータ30との磁気的な作用によってロータ30にトルクが発生する。 Inverter control unit 50 controls each switching element included in inverter 12 , so that three-phase alternating current flows through U-phase winding 20U, V-phase winding 20V, and W-phase winding 20W of electric motor 14 , and stator core 32 A rotating magnetic flux is generated in the interior of the rotor 30 , and torque is generated in the rotor 30 by a magnetic action between the rotating magnetic flux and the rotor 30 .

図4には、コントロールユニット18に含まれる零相制御部60の構成が示されている。零相制御部60は、キャリア信号生成部54、零相信号生成部52z、比較部56zおよびバッファ58zを備えている。 FIG. 4 shows the configuration of the zero phase control section 60 included in the control unit 18. As shown in FIG. The zero phase controller 60 includes a carrier signal generator 54, a zero phase signal generator 52z, a comparator 56z and a buffer 58z.

キャリア信号生成部54はキャリア信号Crを生成し比較部56zに出力する。零相信号生成部52zは、零相電流に対する目標値を示す零相信号Szを生成し、比較部56zに出力する。零相信号Szは、目標信号Su、SvおよびSwの周波数の3倍の周波数を有する正弦波信号であってよい。 The carrier signal generator 54 generates a carrier signal Cr and outputs it to the comparator 56z. The zero-phase signal generator 52z generates a zero-phase signal Sz indicating a target value for the zero-phase current, and outputs the zero-phase signal Sz to the comparator 56z. The zero-phase signal Sz may be a sinusoidal signal having a frequency three times that of the target signals Su, Sv and Sw.

比較部56zは、零相信号Szとキャリア信号Crとの比較に基づいて、制御信号GUzを生成し、バッファ58zに出力する。バッファ58zは、制御信号GUzと、制御信号GUzのハイおよびローを反転した制御信号GLzを出力する。 The comparator 56z generates a control signal GUz based on the comparison between the zero-phase signal Sz and the carrier signal Cr, and outputs it to the buffer 58z. The buffer 58z outputs a control signal GUz and a control signal GLz obtained by inverting the high and low levels of the control signal GUz.

図1における零相スイッチングアームZにおける上スイッチング素子A1は、制御信号GUzがハイであるときにオンとなり、制御信号GUzがローであるときにオフになる。零相スイッチングアームZにおける下スイッチング素子A2は、制御信号GLzがハイであるときにオンとなり、制御信号GLzがローであるときにオフになる。 The upper switching element A1 in the zero-phase switching arm Z in FIG. 1 is turned on when the control signal GUz is high and turned off when the control signal GUz is low. The lower switching element A2 in the zero-phase switching arm Z is turned on when the control signal GLz is high and turned off when the control signal GLz is low.

零相制御部60が実行するスイッチング制御によれば、後述する原理に基づき、ステータコア32内の零相磁束Φ0によってロータ30にトルクが発生するような零相電流が、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに流れる。これによって、三相交流電流のみならず零相電流をトルクに寄与させて、零相電流、すなわち零相磁束によってトルクを増加させることができる。また、三相交流電流のみならず零相電流をトルクに寄与させるため、バッテリ10から出力される電力の利用効率が向上する。さらに、零相磁束は複数のティースに亘って分布し、回転磁束とは異なる磁路を通るため、ステータコア32における鉄心利用効率が向上する。 According to the switching control executed by the zero-phase control unit 60, the zero-phase current such that the zero-phase magnetic flux Φ0 in the stator core 32 generates torque in the rotor 30 is controlled by the U-phase windings 20U, V It flows through the phase winding 20V and the W-phase winding 20W. As a result, not only the three-phase alternating current but also the zero-phase current can contribute to the torque, and the zero-phase current, that is, the zero-phase magnetic flux can increase the torque. In addition, since not only the three-phase AC current but also the zero-phase current contributes to the torque, the efficiency of using the electric power output from the battery 10 is improved. Furthermore, since the zero-phase magnetic flux is distributed over a plurality of teeth and passes through a different magnetic path from that of the rotating magnetic flux, the iron core utilization efficiency of the stator core 32 is improved.

零相磁束によってロータにトルクを発生させる原理について説明する。図5には、原理を説明するための特性として、仮に零相電流を時間的に一定とした場合のトルクが示されている。横軸はロータの回転電気角を示し、縦軸はロータに発生するトルクを示す。ロータは回転磁束と同期して回転している。トルクTQ1をロータに発生させたときの零相電流の大きさ(絶対値)は、トルクTQ2をロータに発生させたときの零相電流の大きさよりも大きい。トルクTQ2をロータに発生させたときの零相電流の大きさは、トルクTQ3をロータに発生させたときの零相電流の大きさよりも大きい。 The principle of generating torque in the rotor by the zero-phase magnetic flux will be explained. FIG. 5 shows, as a characteristic for explaining the principle, the torque when the zero-phase current is assumed to be constant over time. The horizontal axis indicates the rotational electrical angle of the rotor, and the vertical axis indicates the torque generated in the rotor. The rotor rotates synchronously with the rotating magnetic flux. The magnitude (absolute value) of the zero-phase current when the torque TQ1 is generated in the rotor is greater than the magnitude (absolute value) of the zero-phase current when the torque TQ2 is generated in the rotor. The magnitude of the zero-phase current when the torque TQ2 is generated in the rotor is greater than the magnitude of the zero-phase current when the torque TQ3 is generated in the rotor.

図6には、原理を説明するための特性として、零相電流を時間的に一定とし、図5に対して零相電流の極性(流れる向き)を逆としたときのトルクが示されている。トルクTQ4をロータに発生させたときの零相電流の大きさは、トルクTQ5をロータに発生させたときの零相電流の大きさよりも大きい。トルクTQ5をロータに発生させたときの零相電流の大きさは、トルクTQ6をロータに発生させたときの零相電流の大きさよりも大きい。 FIG. 6 shows, as a characteristic for explaining the principle, the torque when the zero-phase current is constant over time and the polarity (flowing direction) of the zero-phase current is reversed with respect to FIG. . The magnitude of the zero-phase current when the torque TQ4 is generated in the rotor is greater than the magnitude of the zero-phase current when the torque TQ5 is generated in the rotor. The magnitude of the zero-phase current when the torque TQ5 is generated in the rotor is greater than the magnitude of the zero-phase current when the torque TQ6 is generated in the rotor.

図5および図6に示されているように、回転電気角が60°増加する毎にトルクの極性が変化する。したがって、直流の零相電流では、零相磁束によってロータに発生するトルクの向きは一定方向とはならず、零相磁束をロータのトルクに寄与させることは困難である。 As shown in FIGS. 5 and 6, the polarity of the torque changes each time the rotational electrical angle increases by 60°. Therefore, with a DC zero-phase current, the direction of the torque generated in the rotor by the zero-phase magnetic flux is not constant, and it is difficult to make the zero-phase magnetic flux contribute to the torque of the rotor.

図5および図6の比較から明らかなように、零相電流の極性を反転させると、ロータに発生するトルクの向きは逆向きとなる。また、零相電流の大きさが大きい程、トルクの大きさは大きい。そこで、回転電気角が60°増加する毎に、零相電流の極性が反転するような正弦波の零相電流を各巻線に流すことでトルクの向きを一定としたものが、本実施形態に係る電動機システム1である。このような零相電流は、回転電気角換算の周期が120°の零相電流である。このような零相電流の周波数は、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに流れる三相交流電流の周波数の3倍である。 As is clear from the comparison of FIGS. 5 and 6, when the polarity of the zero-phase current is reversed, the direction of torque generated in the rotor is reversed. Also, the greater the magnitude of the zero-phase current, the greater the magnitude of the torque. Therefore, according to the present embodiment, a sinusoidal zero-phase current, in which the polarity of the zero-phase current is reversed every time the rotational electrical angle increases by 60°, is applied to each winding to keep the direction of the torque constant. It is the electric motor system 1 which concerns. Such a zero-phase current is a zero-phase current with a period of 120° in terms of rotational electrical angle. The frequency of such zero-phase current is three times the frequency of the three-phase AC current flowing through U-phase winding 20U, V-phase winding 20V, and W-phase winding 20W.

この動作原理を図2を参照して説明する。隣接するティースでは零相磁束の向きが逆向きである。図2に示されているように、ある時刻においてティースT1では、零相磁束Φ0は内側から外側に向かっている。また、ティースT2では、零相磁束Φ0は外側から内側に向かい、ティースT3では、零相磁束Φ0は内側から外側に向かっている。以下、ティースT4、T5、・・・・T12では、零相磁束の向きは交互に逆向きとなる。したがって、ロータ30の磁極があるティースの位置から隣接するティースの位置まで回転したときに、零相磁束Φ0の向きが逆向きとなるように零相電流を変化させることで、ロータ30の磁極から見た零相磁束の向きは同一となり、一定方向にトルクが発生する。ロータ30がティースの間隔だけ回転する機械角は30°であり、回転電気角は60°である。すなわち、回転電気角が60°増加する毎に極性が反転するような正弦波の零相電流を各巻線に流すことで、ロータ30に発生するトルクの向きが一定となる。 This principle of operation will be described with reference to FIG. Adjacent teeth have opposite directions of zero-phase magnetic flux. As shown in FIG. 2, in tooth T1 at a certain time, the zero-phase magnetic flux Φ0 is directed from the inside to the outside. Further, in the tooth T2, the zero-phase magnetic flux Φ0 is directed from the outside to the inside, and in the tooth T3, the zero-phase magnetic flux Φ0 is directed from the inside to the outside. . . , T12, the direction of the zero-phase magnetic flux is alternately reversed. Therefore, by changing the zero-phase current so that the direction of the zero-phase magnetic flux Φ0 is reversed when the rotor 30 rotates from the position of the tooth with the magnetic poles to the position of the adjacent tooth, the magnetic poles of the rotor 30 The directions of the seen zero-phase magnetic fluxes are the same, and torque is generated in a fixed direction. The mechanical angle at which the rotor 30 rotates by the tooth spacing is 30°, and the rotational electrical angle is 60°. That is, the direction of the torque generated in the rotor 30 is made constant by supplying a sinusoidal zero-phase current whose polarity is reversed every time the rotating electrical angle increases by 60°.

図7には、各巻線に流れる零相電流Izと、零相磁束によってロータに発生するトルクTqが示されている。横軸はロータの回転電気角を示し、縦軸は零相電流Izおよびロータに発生するトルクTqを示す。零相電流Izは回転電気角換算で120°の周期を有している。トルクTqは、回転電気角30°間隔で極大値および極小値を繰り返す。 FIG. 7 shows the zero-phase current Iz flowing through each winding and the torque Tq generated in the rotor by the zero-phase magnetic flux. The horizontal axis indicates the rotational electrical angle of the rotor, and the vertical axis indicates the zero-phase current Iz and the torque Tq generated in the rotor. The zero-phase current Iz has a period of 120° in terms of rotational electrical angle. The torque Tq repeats a maximum value and a minimum value at intervals of 30 degrees of rotational electrical angle.

図8には、第2実施形態に係る電動機システム2の構成が示されている。電動機システム2は、バッテリ10、第1インバータ121、第2インバータ122および電動機14を備えている。第1インバータ121は、図1に示されたインバータ12と同一の回路構成を有している。ただし、図1に示されたインバータ12と区別するため、図1に示されたスイッチングアームU、VおよびWは、図7においては、それぞれ、スイッチングアームU1、V1およびW1として示されている。 FIG. 8 shows the configuration of the electric motor system 2 according to the second embodiment. The electric motor system 2 includes a battery 10 , a first inverter 121 , a second inverter 122 and an electric motor 14 . The first inverter 121 has the same circuit configuration as the inverter 12 shown in FIG. However, to distinguish from inverter 12 shown in FIG. 1, switching arms U, V and W shown in FIG. 1 are shown as switching arms U1, V1 and W1, respectively, in FIG.

第2インバータ122は、スイッチングアームU2、V2およびW2を備えている。スイッチングアームU2は、直列接続された上スイッチング素子B1および下スイッチング素子B2から構成されている。スイッチングアームV2は、直列接続された上スイッチング素子B3および下スイッチング素子B4から構成されている。スイッチングアームW2は、直列接続された上スイッチング素子B5および下スイッチング素子B6から構成されている。 The second inverter 122 comprises switching arms U2, V2 and W2. The switching arm U2 is composed of an upper switching element B1 and a lower switching element B2 connected in series. The switching arm V2 is composed of an upper switching element B3 and a lower switching element B4 connected in series. The switching arm W2 is composed of an upper switching element B5 and a lower switching element B6 connected in series.

スイッチングアームU2、V2およびW2は並列に接続されており、これらのスイッチングアームの上端はバッテリ10の正極端子に接続され、下端はバッテリ10の負極端子に接続されている。 The switching arms U2, V2 and W2 are connected in parallel, the upper ends of these switching arms being connected to the positive terminal of the battery 10 and the lower ends being connected to the negative terminal of the battery 10. FIG.

図8には、U相巻線20Uを構成するU相正巻線20U+およびU相逆巻線20U-が示されている。同様に、V相巻線20Vを構成するV相正巻線20V+およびV相逆巻線20V-が示され、さらに、W相巻線20Wを構成するW相正巻線20W+およびW相逆巻線20W-が示されている。 FIG. 8 shows a U-phase positive winding 20U+ and a U-phase reverse winding 20U- that constitute the U-phase winding 20U. Similarly, a V-phase positive winding 20V+ and a V-phase reverse winding 20V- that form a V-phase winding 20V are shown, and a W-phase positive winding 20W+ and a W-phase reverse winding that form a W-phase winding 20W. Line 20W- is shown.

この電動機システム2では、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wのそれぞれの一端が第1インバータ121に接続され、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wのそれぞれの他端が第2インバータ122に接続されている。すなわち、第1実施形態に係る電動機システム1では、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wのそれぞれの他端が中性点Nに接続されている一方で、本実施形態に係る電動機システム2では、各巻線の他端が第2インバータ122に接続されている。U相巻線20Uの他端は、スイッチング素子B1およびB2の接続点に接続されている。V相巻線20Vの他端は、スイッチング素子B3およびB4の接続点に接続され、W相巻線20Wの他端は、スイッチング素子B5およびB6の接続点に接続されている。 In this electric motor system 2, one end of each of U-phase winding 20U, V-phase winding 20V and W-phase winding 20W is connected to first inverter 121, and U-phase winding 20U, V-phase winding 20V and W-phase winding The other end of each winding 20W is connected to the second inverter 122 . That is, in the electric motor system 1 according to the first embodiment, the other end of each of the U-phase winding 20U, the V-phase winding 20V, and the W-phase winding 20W is connected to the neutral point N. In the electric motor system 2 according to the embodiment, the other end of each winding is connected to the second inverter 122 . The other end of U-phase winding 20U is connected to the connection point of switching elements B1 and B2. The other end of V-phase winding 20V is connected to the connection point of switching elements B3 and B4, and the other end of W-phase winding 20W is connected to the connection point of switching elements B5 and B6.

第1インバータ121は、図1に示されているインバータ12と同様、図3に示されたインバータ制御部50によって制御される。図9には、コントロールユニット18に含まれる第2インバータ制御部70の構成が示されている。第2インバータ122は、第2インバータ制御部70によって制御される。第2インバータ制御部70は、キャリア信号生成部54、目標信号生成部72u、72v、72w、零相信号生成部74、加算器76u、76v、76w、比較部56u、56v、56w、バッファ58u、58vおよび58wを備えている。 The first inverter 121 is controlled by the inverter control section 50 shown in FIG. 3, like the inverter 12 shown in FIG. FIG. 9 shows the configuration of the second inverter control section 70 included in the control unit 18. As shown in FIG. The second inverter 122 is controlled by the second inverter control section 70 . The second inverter control section 70 includes a carrier signal generation section 54, target signal generation sections 72u, 72v and 72w, a zero phase signal generation section 74, adders 76u, 76v and 76w, comparison sections 56u, 56v and 56w, a buffer 58u, 58v and 58w are provided.

目標信号生成部72u、72vおよび72wは、それぞれ、電動機14のU相巻線20Uに流れるU相電流、V相巻線20Vに流れるV相電流、およびW相巻線20Wに流れるW相電流に対する目標値を示す目標信号Qu、QvおよびQwを生成し、それぞれ、加算器76u、76vおよび76wに出力する。目標信号Qu、QvおよびQwは、相互の位相差が120°である正弦波信号であってよい。 Target signal generators 72u, 72v, and 72w generate U-phase current flowing through U-phase winding 20U, V-phase current flowing through V-phase winding 20V, and W-phase current flowing through W-phase winding 20W of electric motor 14, respectively. Target signals Qu, Qv and Qw indicating target values are generated and output to adders 76u, 76v and 76w, respectively. The target signals Qu, Qv and Qw may be sinusoidal signals with a mutual phase difference of 120°.

零相信号生成部74は、U相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに流れる零相電流に対する目標値を示す零相信号S0を生成し、加算器76u、76vおよび76wに出力する。零相信号S0は、目標信号Qu、QvおよびQwの周波数の3倍の周波数を有する正弦波信号であってよい。 Zero-phase signal generation unit 74 generates a zero-phase signal S0 indicating a target value for zero-phase currents flowing through U-phase winding 20U, V-phase winding 20V, and W-phase winding 20W, and adds adders 76u, 76v, and 76w. output to The zero-phase signal S0 may be a sinusoidal signal having a frequency three times that of the target signals Qu, Qv and Qw.

加算器76uは、目標信号Quに零相信号S0を加算し、それによって得られるU相目標信号Qu0を比較部56uに出力する。加算器76vは、目標信号Qvに零相信号S0を加算し、それによって得られるV相目標信号Qv0を比較部56vに出力する。加算器76wは、目標信号Qwに零相信号S0を加算し、それによって得られるW相目標信号Qw0を比較部56wに出力する。 The adder 76u adds the zero-phase signal S0 to the target signal Qu and outputs the resulting U-phase target signal Qu0 to the comparator 56u. The adder 76v adds the zero-phase signal S0 to the target signal Qv, and outputs the resulting V-phase target signal Qv0 to the comparator 56v. The adder 76w adds the zero-phase signal S0 to the target signal Qw, and outputs the resulting W-phase target signal Qw0 to the comparator 56w.

キャリア信号生成部54はキャリア信号Crを生成し、比較部56u、56vおよび56wに出力する。比較部56uは、目標信号Qu0とキャリア信号Crとの比較に基づいて制御信号FUuを生成し、バッファ58uに出力する。バッファ58uは、制御信号FUuと、制御信号FUuのハイおよびローを反転した制御信号FLuを出力する。 The carrier signal generator 54 generates a carrier signal Cr and outputs it to the comparators 56u, 56v and 56w. The comparator 56u generates a control signal FUu based on the comparison between the target signal Qu0 and the carrier signal Cr, and outputs it to the buffer 58u. The buffer 58u outputs a control signal FUu and a control signal FLu obtained by inverting the high and low levels of the control signal FUu.

比較部56vは、目標信号Qv0とキャリア信号Crとの比較に基づいて制御信号FUvを生成し、バッファ58vに出力する。バッファ58vは、制御信号FUvと、制御信号FUvのハイおよびローを反転した制御信号FLvを出力する。比較部56wは、目標信号Qw0とキャリア信号Crとの比較に基づいて制御信号FUwを生成し、バッファ58wに出力する。バッファ58wは、制御信号FUwと、制御信号FUwのハイおよびローを反転した制御信号FLwを出力する。 The comparator 56v generates a control signal FUv based on the comparison between the target signal Qv0 and the carrier signal Cr, and outputs it to the buffer 58v. The buffer 58v outputs a control signal FUv and a control signal FLv obtained by inverting the high and low levels of the control signal FUv. The comparator 56w generates a control signal FUw based on the comparison between the target signal Qw0 and the carrier signal Cr, and outputs it to the buffer 58w. The buffer 58w outputs a control signal FUw and a control signal FLw obtained by inverting the high and low levels of the control signal FUw.

図8におけるスイッチングアームU2の上スイッチング素子B1は、制御信号FUuがハイであるときにオンとなり、制御信号FUuがローであるときにオフになる。スイッチングアームU2の下スイッチング素子B2は、制御信号FLuがハイであるときにオンとなり、制御信号FLuがローであるときにオフになる。 The upper switching element B1 of the switching arm U2 in FIG. 8 is turned on when the control signal FUu is high and turned off when the control signal FUu is low. The lower switching element B2 of the switching arm U2 is turned on when the control signal FLu is high and turned off when the control signal FLu is low.

スイッチングアームV2の上スイッチング素子B3は、制御信号FUvがハイであるときにオンとなり、制御信号FUvがローであるときにオフになる。スイッチングアームV2の下スイッチング素子B4は、制御信号FLvがハイであるときにオンとなり、制御信号FLvがローであるときにオフになる。 The upper switching element B3 of the switching arm V2 is turned on when the control signal FUv is high and turned off when the control signal FUv is low. The lower switching element B4 of the switching arm V2 is turned on when the control signal FLv is high and turned off when the control signal FLv is low.

スイッチングアームW2の上スイッチング素子B5は、制御信号FUwがハイであるときにオンとなり、制御信号FUwがローであるときにオフになる。スイッチングアームW2の下スイッチング素子B6は、制御信号FLwがハイであるときにオンとなり、制御信号FLwがローであるときにオフになる。 The upper switching element B5 of the switching arm W2 is turned on when the control signal FUw is high and turned off when the control signal FUw is low. The lower switching element B6 of the switching arm W2 is turned on when the control signal FLw is high and turned off when the control signal FLw is low.

インバータ制御部50および第2インバータ制御部70によって、第1インバータ121および第2インバータ122が制御され、電動機14のU相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに三相交流電流が流れ、ステータコア32の内部に回転磁束が発生する。また、第2インバータ制御部70によって第2インバータ122が制御されることで、電動機14のU相巻線20U、V相巻線20VおよびW相巻線20Wに図7に示されるような零相電流が流れ、この零相電流に基づく零相磁束Φ0とロータ30との磁気的な作用によってロータ30にトルクが発生する。 First inverter 121 and second inverter 122 are controlled by inverter control unit 50 and second inverter control unit 70, and three-phase alternating current is applied to U-phase winding 20U, V-phase winding 20V and W-phase winding 20W of electric motor 14. A current flows and a rotating magnetic flux is generated inside the stator core 32 . Second inverter 122 is controlled by second inverter control unit 70, so that U-phase winding 20U, V-phase winding 20V, and W-phase winding 20W of electric motor 14 have zero-phase voltages as shown in FIG. A current flows, and torque is generated in the rotor 30 due to the magnetic action between the zero-phase magnetic flux Φ0 based on this zero-phase current and the rotor 30 .

図10には、第3実施形態に係る電動機システム3の構成が示されている。この電動機システム3は、第2実施形態に係る電動機システム2におけるU相正巻線20U+とU相逆巻線20U-との直列接続点、V相正巻線20V+とV相逆巻線20V-との直列接続点、およびW相正巻線20W+とW相逆巻線20W-との直列接続点を中性点Nで共通に接続し、さらに、V相正巻線20V+と、V相逆巻線20V-とを入れ換えたものである。第1インバータ121および第2インバータ122の動作は、第2実施形態における動作と同様である。 FIG. 10 shows the configuration of the electric motor system 3 according to the third embodiment. This electric motor system 3 includes a series connection point of the U-phase positive winding 20U+ and the U-phase reverse winding 20U- in the electric motor system 2 according to the second embodiment, the V-phase positive winding 20V+ and the V-phase reverse winding 20V-. and the series connection points of the W-phase positive winding 20W+ and the W-phase reverse winding 20W− are commonly connected at the neutral point N, and furthermore, the V-phase positive winding 20V+ and the V-phase reverse winding It replaces the winding 20V-. Operations of the first inverter 121 and the second inverter 122 are the same as those in the second embodiment.

V相正巻線20V+と、V相逆巻線20V-とを入れ換えたことの技術的意義について説明する。第1実施形態における電動機14では、図2に示されているように、1つのスロットにある複数の導線には同一方向の電流が流れる。本実施形態のように、図2に対してV相正巻線20V+とV相逆巻線20V-とを入れ換えると、U相正巻線20U+とW相逆巻線20W-があるスロットと、U相逆巻線20U-とW相正巻線20W+があるスロット以外では、隣接する巻線に流れる電流が逆向きとなり磁束を弱め合う。これによって、零相磁束によるトルクの空間的な周期は回転電気角で180°、機械角で90°となる。したがって、ロータ30が同一速度で回転した場合、第1実施形態に係る電動機システム1に比べて零相磁束Φ0によるトルクの脈動周波数が小さくなる。 The technical significance of exchanging the V-phase positive winding 20V+ and the V-phase reverse winding 20V- will be described. In the electric motor 14 of the first embodiment, as shown in FIG. 2, currents flow in the same direction through a plurality of conductors in one slot. If the V-phase positive winding 20V+ and the V-phase reverse winding 20V− are interchanged with respect to FIG. In slots other than the slots where the U-phase reverse winding 20U- and the W-phase positive winding 20W+ are present, the currents flowing in the adjacent windings are in opposite directions, and the magnetic fluxes weaken each other. As a result, the spatial period of the torque due to the zero-phase magnetic flux is 180 degrees in rotational electrical angle and 90 degrees in mechanical angle. Therefore, when the rotor 30 rotates at the same speed, the pulsation frequency of the torque due to the zero-phase magnetic flux Φ0 becomes smaller than in the electric motor system 1 according to the first embodiment.

なお、上記では、第1インバータ121がインバータ制御部50によって制御され、第2インバータ122が第2インバータ制御部70によって制御される実施形態について説明した。このような構成の他、第1インバータ121および第2インバータ122が、それぞれに対して個別に設けられた第2インバータ制御部70によって制御される構成としてもよい。 In the above description, an embodiment has been described in which the first inverter 121 is controlled by the inverter control section 50 and the second inverter 122 is controlled by the second inverter control section 70 . In addition to such a configuration, the first inverter 121 and the second inverter 122 may be configured to be controlled by the second inverter control section 70 provided individually for each.

図11には、第4実施形態に係る電動機システム4の構成が示されている。この電動機システム4は、第3実施形態に係る電動機システム3におけるU相正巻線20U+、V相逆巻線20V-およびW相正巻線20W+の共通接続点を第1零相スイッチングアームZ1に接続し、U相逆巻線20U-、V相正巻線20V+およびW相逆巻線20W-の共通接続点を第2零相スイッチングアームZ2に接続したものである。各相において正巻線および逆巻線は個別に設けられており、直接接続されていない。 FIG. 11 shows the configuration of the electric motor system 4 according to the fourth embodiment. In this electric motor system 4, the common connection point of the U-phase positive winding 20U+, the V-phase reverse winding 20V-, and the W-phase positive winding 20W+ in the electric motor system 3 according to the third embodiment is connected to the first zero-phase switching arm Z1. A common connection point of the U-phase reverse winding 20U-, the V-phase positive winding 20V+ and the W-phase reverse winding 20W- is connected to the second zero-phase switching arm Z2. The forward and reverse windings are provided separately for each phase and are not directly connected.

第1零相スイッチングアームZ1は、直列接続されたスイッチング素子A11およびA21を備えている。スイッチング素子A11およびA21の接続点には、U相正巻線20U+、V相逆巻線20V-およびW相正巻線20W+の共通接続点が接続されている。スイッチング素子A11の上端はバッテリ10の正極端子に接続され、スイッチング素子A21の下端はバッテリ10の負極端子に接続されている。 The first zero-phase switching arm Z1 includes series-connected switching elements A11 and A21. A common connection point of the U-phase positive winding 20U+, the V-phase reverse winding 20V-, and the W-phase positive winding 20W+ is connected to the connection point of the switching elements A11 and A21. The upper end of the switching element A11 is connected to the positive terminal of the battery 10, and the lower end of the switching element A21 is connected to the negative terminal of the battery 10. FIG.

第2零相スイッチングアームZ2は、直列接続されたスイッチング素子A12およびA22を備えている。スイッチング素子A12およびA22の接続点には、U相逆巻線20U-、V相正巻線20V+およびW相逆巻線20W-の共通接続点が接続されている。スイッチング素子A12の上端はバッテリ10の正極端子に接続され、スイッチング素子A22の下端はバッテリ10の負極端子に接続されている。 The second zero-phase switching arm Z2 includes series-connected switching elements A12 and A22. A common connection point of the U-phase reverse winding 20U-, the V-phase positive winding 20V+ and the W-phase reverse winding 20W- is connected to the connection point of the switching elements A12 and A22. The upper end of the switching element A12 is connected to the positive terminal of the battery 10, and the lower end of the switching element A22 is connected to the negative terminal of the battery 10.

スイッチングアームZ1を構成するスイッチング素子A11およびA12は、U相正巻線20U+、V相逆巻線20V-およびW相正巻線20W+に流れる零相電流を調整する。スイッチングアームZ2を構成するスイッチング素子A21およびA22は、U相逆巻線20U-、V相正巻線20V+およびW相逆巻線20W-に流れる零相電流を調整する。 Switching elements A11 and A12 forming switching arm Z1 adjust the zero-phase current flowing through U-phase positive winding 20U+, V-phase reverse winding 20V-, and W-phase positive winding 20W+. Switching elements A21 and A22 forming switching arm Z2 adjust the zero-phase current flowing through U-phase reverse winding 20U-, V-phase positive winding 20V+ and W-phase reverse winding 20W-.

これによって、U相正巻線20U+、V相逆巻線20V-およびW相正巻線20W+と、U相逆巻線20U-、V相正巻線20V+およびW相逆巻線20W-には、ロータ30にトルクを発生させる零相磁束が発生する。 As a result, U-phase positive winding 20U+, V-phase reverse winding 20V-, W-phase positive winding 20W+, U-phase reverse winding 20U-, V-phase positive winding 20V+, and W-phase reverse winding 20W- , a zero-phase magnetic flux is generated that causes the rotor 30 to generate torque.

図12には、第5実施形態に係る電動機システム5の構成が示されている。この電動機システム5は、第4実施形態に係る電動機システム4におけるV相正巻線20V+と、V相逆巻線20V-を入れ換えたものである。第4実施形態に係る電動機システム4では、零相磁束によるトルクの空間的な周期は回転電気角で180°、機械角で90°である一方、第5実施形態に係る電動機システム5では、零相磁束によるトルクの空間的な周期は回転電気角で60°、機械角で30°となる。 FIG. 12 shows the configuration of the electric motor system 5 according to the fifth embodiment. This electric motor system 5 is obtained by replacing the V-phase positive winding 20V+ and the V-phase reverse winding 20V- in the electric motor system 4 according to the fourth embodiment. In the electric motor system 4 according to the fourth embodiment, the spatial period of the torque due to the zero-phase magnetic flux is 180 degrees in rotational electrical angle and 90 degrees in mechanical angle. The spatial period of the torque due to the phase magnetic flux is 60 degrees in rotational electrical angle and 30 degrees in mechanical angle.

1~5 電動機システム、10 バッテリ、12 インバータ、121 第1インバータ、122 第2インバータ、14 電動機、18 コントロールユニット、20U U相巻線、20V V相巻線、20W W相巻線、20U+ U相正巻線、20U- U相逆巻線、20V+ V相正巻線、20V- V相逆巻線、20W+ W相正巻線、20W- W相逆巻線、22u U相端子、22v V相端子、22w W相端子、30 ロータ、32 ステータコア、34 ステータコア本体部、36 集中巻ステータコイル、38 スロット、40 ロータ本体部、50 インバータ制御部、52u,52v,52w,72u,72v,72w 目標信号生成部、52z,74 零相信号生成部、54 キャリア信号生成部、56u,56v,56w,56z 比較部、58u,58v,58w,58z バッファ、60 零相制御部、70 第2インバータ制御部、76u,76v,76w 加算器、U,V,W,U1,V1,W1,U2,V2,W2 スイッチングアーム、Z,Z1,Z2 零相スイッチングアーム、S1~S6,B1~B6,A1,A2,A11,A12,A21,A22 スイッチング素子、T1~T12 ティース、M1~M4 永久磁石、Φr 回転磁束、Φ0 零相磁束。
1 to 5 electric motor system, 10 battery, 12 inverter, 121 first inverter, 122 second inverter, 14 electric motor, 18 control unit, 20U U-phase winding, 20V V-phase winding, 20W W-phase winding, 20U+U Phase positive winding, 20U- U phase reverse winding, 20V+ V phase positive winding, 20V- V phase reverse winding, 20W+ W phase positive winding, 20W- W phase reverse winding, 22u U phase terminal, 22v V-phase terminal, 22w W-phase terminal, 30 rotor, 32 stator core, 34 stator core main body, 36 concentrated winding stator coil, 38 slot, 40 rotor main body, 50 inverter control section, 52u, 52v, 52w, 72u, 72v, 72w target signal generator 52z, 74 zero phase signal generator 54 carrier signal generator 56u, 56v, 56w, 56z comparator 58u, 58v, 58w, 58z buffer 60 zero phase controller 70 second inverter Controller, 76u, 76v, 76w Adder, U, V, W, U1, V1, W1, U2, V2, W2 Switching arm, Z, Z1, Z2 Zero-phase switching arm, S1 to S6, B1 to B6, A1 , A2, A11, A12, A21, A22 switching elements, T1 to T12 teeth, M1 to M4 permanent magnets, Φr rotating magnetic flux, and Φ0 zero-phase magnetic flux.

Claims (6)

ロータを囲むステータコア本体部と、
周回状に配置された複数のティースであって、それぞれが前記ステータコア本体部の壁面から前記ロータ側に突出した複数のティースと、
複数相の巻線を備え、複数の前記ティースのうち各前記巻線に対して定められたティースに前記巻線が配置された集中巻ステータコイルと、
複数相の前記巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の前記巻線に流すインバータと、
複数相の前記巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、複数相の前記巻線の共通接続点に流れる零相電流をスイッチングによって調整し、当該零相電流によって前記ロータにトルクを発生させる零相スイッチングアームと、を備えることを特徴とする電動機システム。
a stator core main body surrounding the rotor;
a plurality of teeth arranged in a circular fashion, each of which protrudes from a wall surface of the stator core main body toward the rotor;
a concentrated winding stator coil comprising windings of a plurality of phases, wherein each of the windings is arranged on one of the plurality of teeth that is determined for each of the windings;
an inverter connected to one end of each of the windings of a plurality of phases, and causing a current to generate a rotating magnetic flux around the rotor to flow through the windings of the plurality of phases;
The other ends of the windings of the plurality of phases are connected in common, the zero-phase current flowing through the common connection point of the windings of the plurality of phases is adjusted by switching, and the zero-phase current generates torque in the rotor. A motor system comprising: a zero-phase switching arm;
ロータを囲むステータコア本体部と、
周回状に配置された複数のティースであって、それぞれが前記ステータコア本体部の壁面から前記ロータ側に突出した複数のティースと、
複数相の巻線を備え、複数の前記ティースのうち各前記巻線に対して定められたティースに前記巻線が配置された集中巻ステータコイルと、
複数相の前記巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の前記巻線に流す第1インバータと、
複数相の前記巻線のそれぞれの他端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の前記巻線に流すと共に、複数相の前記巻線に流れる零相電流をスイッチングによって調整し、当該零相電流によって前記ロータにトルクを発生させる第2インバータと、を備えることを特徴とする電動機システム。
a stator core main body surrounding the rotor;
a plurality of teeth arranged in a circular fashion, each of which protrudes from a wall surface of the stator core main body toward the rotor;
a concentrated winding stator coil comprising windings of a plurality of phases, wherein each of the windings is arranged on one of the plurality of teeth that is determined for each of the windings;
a first inverter connected to one end of each of the windings of a plurality of phases and supplying a current to the windings of the plurality of phases to generate a rotating magnetic flux around the rotor;
The other ends of the windings of the plurality of phases are connected to each other, and a current that generates rotating magnetic flux around the rotor flows through the windings of the plurality of phases, and the zero-phase current flowing through the windings of the plurality of phases is switched . and a second inverter for generating torque in the rotor by the zero-phase current.
請求項2に記載の電動機システムにおいて、
各前記巻線は、直列接続された正巻線および逆巻線を有し、複数の前記ティースのうち、各前記巻線の正巻線および逆巻線に対して定められたティースに、各前記巻線の正巻線および逆巻線が配置されており、
複数相の前記巻線のそれぞれにおける正巻線および逆巻線の直列接続点が共通に接続されていることを特徴とする電動機システム。
In the electric motor system according to claim 2,
Each of the windings has a forward winding and a reverse winding connected in series, and among the plurality of teeth, the tooth determined for the forward winding and the reverse winding of each winding is connected to each A forward winding and a reverse winding of said winding are arranged,
An electric motor system, wherein series connection points of forward windings and reverse windings in each of said windings of a plurality of phases are commonly connected.
請求項3に記載の電動機システムにおいて、
複数相の前記巻線として、U相、V相およびW相の前記巻線を備え、
U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線が前記第1インバータに接続され、
U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線が前記第2インバータに接続されていることを特徴とする電動機システム。
In the electric motor system according to claim 3,
U-phase, V-phase and W-phase windings are provided as the multi-phase windings,
A U-phase positive winding, a V-phase reverse winding, and a W-phase positive winding are connected to the first inverter,
A motor system, wherein a U-phase reverse winding, a V-phase positive winding, and a W-phase reverse winding are connected to the second inverter.
請求項1に記載の電動機システムにおいて、
複数相の前記巻線として、U相、V相およびW相の各前記巻線を備え、
U相、V相およびW相の各前記巻線は、直接接続されていない正巻線および逆巻線を備え、
複数の前記ティースのうち、各相の正巻線および逆巻線に対して定められたティースに、各相の正巻線および逆巻線が配置されており、
U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線に流す第1の前記インバータと、
U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、U相の正巻線、V相の逆巻線、およびW相の正巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第1の前記零相スイッチングアームと、
U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線に流す第2の前記インバータと、
U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、U相の逆巻線、V相の正巻線、およびW相の逆巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第2の前記零相スイッチングアームと、を備えることを特徴とする電動機システム。
In the electric motor system according to claim 1,
U-phase, V-phase and W-phase windings are provided as the plurality of phase windings,
each of said windings of phases U, V and W comprises a forward winding and a reverse winding that are not directly connected;
The positive winding and the reverse winding of each phase are arranged on teeth determined for the positive winding and the reverse winding of each phase among the plurality of teeth,
One end of each of the U-phase positive winding, the V-phase reverse winding, and the W-phase positive winding is connected, and the current that generates the rotating magnetic flux around the rotor is supplied to the U-phase positive winding, the V-phase positive winding, and the V-phase positive winding. the first inverter that flows through the reverse winding of the phase and the positive winding of the W phase;
The other ends of the U-phase positive winding, the V-phase reverse winding, and the W-phase positive winding are connected in common to connect the U-phase positive winding, the V-phase reverse winding, and the W-phase positive winding. a first said zero-phase switching arm for regulating the zero-phase current flowing through the common junction of the positive windings;
One end of each of the U-phase reverse winding, the V-phase positive winding, and the W-phase reverse winding is connected to generate a rotating magnetic flux around the rotor. a second inverter that flows through the positive winding of the phase and the reverse winding of the W phase;
The other ends of the U-phase reverse winding, the V-phase positive winding, and the W-phase reverse winding are connected in common to form the U-phase reverse winding, the V-phase positive winding, and the W-phase reverse winding. and a second said zero-phase switching arm for adjusting the zero-phase current flowing through the common connection point of the reverse windings.
請求項1に記載の電動機システムにおいて、
複数相の前記巻線のそれぞれは、直接接続されていない正巻線および逆巻線を備え、
複数相の正巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の正巻線に流す第1の前記インバータと、
複数相の正巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、複数相の正巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第1の前記零相スイッチングアームと、
複数相の逆巻線のそれぞれの一端が接続され、前記ロータの周りに回転磁束を発生させる電流を複数相の逆巻線に流す第2の前記インバータと、
複数相の逆巻線のそれぞれの他端が共通に接続され、複数相の逆巻線の共通接続点に流れる零相電流を調整する第2の前記零相スイッチングアームと、を備えることを特徴とする電動機システム。
In the electric motor system according to claim 1,
each of said windings of a plurality of phases comprising a forward winding and a reverse winding that are not directly connected;
a first inverter to which one end of each of the positive windings of a plurality of phases is connected so that a current for generating a rotating magnetic flux around the rotor flows through the positive windings of the plurality of phases;
a first zero-phase switching arm, to which the other ends of the positive windings of a plurality of phases are connected in common, and which adjusts a zero-phase current flowing through a common connection point of the positive windings of the plurality of phases;
a second inverter connected to one end of each of the reverse windings of a plurality of phases, and supplying a current to the reverse windings of the plurality of phases to generate a rotating magnetic flux around the rotor;
and a second zero-phase switching arm, to which the other ends of the reverse windings of the plurality of phases are commonly connected, and which adjusts the zero-phase current flowing through the common connection point of the reverse windings of the plurality of phases. and motor system.
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